Интенсивность отраженного планетой сигнала зависит от коэффициента отражения K (выражаемого в процентах), с которым непосредственно связаны физические свойства поверхности (прежде всего плотность поверхностного слоя на глубине порядка нескольких длин волн зондирующего излучения) и характер слагающих поверхностных пород. Этими свойствами определяется величина диэлектрической проницаемости e материала, от которого отражается электромагнитная волна. Таким образом, измеряя e, можно оценивать плотность грунта r на планете. Радиолокационные исследования Марса обнаружили колебания диэлектрической проницаемости в широких пределах, примерно от 1,5 до 5, чему отвечают значения плотности от 1 до 2,5 г/см3. Эти оценки были позднее подтверждены путем измерений при помощи бортовых радиометров сантиметрового диапазона, работавших на спутниках Марса "Марс-3" и "Марс-5". Полученный широкий диапазон значений свидетельствует об изменении свойств марсианской поверхности от твердых скальных пород до сильно раздробленных, сыпучих грунтов, что действительно имеет место в различных районах планеты.

Таблица 1.

Характеристики поверхности Марса по радиолокационным данным.

3. Рельеф поверхности Марса.

Во второй половине 60-х годов с пролетных аппаратов "Маринер-4,6,7" были получены первые фотоснимки нескольких сравнительно небольших районов поверхности в южном полушарии. Снимки, которых с таким нетерпением ждали, принесли разочарование. Отснятые районы изобиловали кратерами, в большинстве своем сильно разрушенными и чем-то напоминавшими лунные. Основываясь на этой весьма ограниченной информации, о Марсе стали говорить как о мертвой планете не только в биологическом, но и в геологическом смысле. Это сильно ослабило традиционный интерес к нему исследователей и широкой общественности, длительное время подогревавшийся такими экзотическими феноменами, как "сезонная смена растительного покрова", "каналы" и т.п. Однако дальнейшие исследования, особенно энергично развернутые после вывода на орбиты вокруг Марса первых искусственных спутников в 1971 году (советских "Марс-2" и "Марс-3" и американского "Маринер-9"), не просто "возродили", а значительно усилили былой интерес к этой планете.

Особенно эффективными оказались результаты глобального картирования Марса путем передачи телевизионных изображений и фотографирования его поверхности со спутников "Маринер-9", "Марс-5" и "Викинг-1,2". Изображения получены в основном с разрешением в 1 км, но отдельные участки исследованы при разрешении до 40-50 м, т.е. в 10 000 раз более высоком, чем при наблюдении с Земли. Это дало возможность увидеть, что же представляют собой наблюдаемые в телескоп на диске Марса темные и светлые области, понять, с чем связаны периодические изменения их очертаний и контрастов, сколь реальны границы других слабых, едва различимых пятен, как выглядят полярные шапки. Последовательные съемки одних и тех же районов за период, превышающий марсианский год, позволили проследить динамику сезонных колебаний и влияние атмосферных процессов на морфологию марсианской поверхности.

Изучению структуры и рельефа поверхности во многом способствовали также одновременные измерения в других диапазонах длин волн - инфракрасном, ультрафиолетовом, сантиметровом.

Что же на самом деле представляет собой поверхность Марса? Прежде всего оказалось, что уже отмечавшееся различие в расположении средних уровней поверхности северного и южного полушарий из-за несимметричности фигуры довольно отчетливо проявляется и в морфологии рельефа: в северном полушарии преобладают равнинные области, в южном - кратерированные. Выделяются крупные, поперечником свыше 2000 км, котловины ("моря"), такие как Эллада, Аргир, Амазония, Хрис, и возвышенные плато ("материки") - Фарсида, Элизиум, Тавмасия и др. Последние по своим размерам близки к земным континентам и возвышаются на 4-6 км над уровнем средней поверхности, который соответствует экваториальному радиусу планеты 3394 км. Если бы на Марсе существовали океаны, как на Земле, они бы заполнили обширные пространства котловин, а эти плато действительно выделились бы как материки.

Помимо обширных кратерированных районов, были обнаружены прямые свидетельства тектонической и вулканической деятельности в виде характерных вулканических конусов и разломов, сочетания относительно более молодых структур, довольно четкие следы воздействия различных эрозионных факторов и процессов осадконакопления.

Подавляющее большинство сосредоточенных преимущественно в средне- и высокоширотных районах южного полушария кратеров - ударного происхождения, с различной степенью стирания или разрушения за счет последующих геологических процессов. По степени облитерации, прежде всего по характеру разрушения кромок, или валов склонов, можно судить о возрасте кратера и об интенсивности процессов, приведших к сглаживанию. В целом кратеры на Марсе более мелкие, чем на Луне и Меркурии, но значительно глубже, чем на Венере. Внешние склоны валов типичных кратеров имеют углы наклона по отношению к горизонту около 10o, внутренние стенки наклонены на 20-25o. Как правило, дно кратеров плоское вследствие заполнения эродированным материалом.

Преобладающие формы рельефа северного полушария непосредственно связаны с активными геологическими процессами. В первую очередь внимание привлекают проявления вулканизма - громадные щитовые вулканы с четко очерченными кратерами на вершинах - кальдерами. Такие кратеры образуются при частичном обрушении вершины вулканического конуса, сопровождающем сильные извержения. Четыре вулкана в области Фарсида в несколько раз больше существующих на Земле.

Крупнейшие вулканические конусы называются горами Арсия, Акреус, Павонис и Олимп. Они достигают 500-600 км в основании, поднимаясь над окружающей равниной на 20-21 км. По отношению же к среднему уровню поверхности Марса высота Арсии и Акреуса 27 км, а Олимпа и Павониса - 26 км. Поражают воображение не только высота этих гор, но и диаметры кратеров на их вершинах: около 100 км у Арсии и 60 км у Олимпа. Гора Олимп - это хорошо известное астрономам наиболее светлое пятно, наблюдаемое на диске Марса в средних широтах, обозначавшееся на прежних картах как Никс Олимпика (Снега Олимпа). Само название говорит о том, что его считали возвышением; мало кто мог предполагать, что это возвышение столь грандиозно по своим размерам.